基于RRT的无人机实时避障算法实现 毕业设计论文

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1、国防科学技术大学本科毕业论文本科毕业论文题目：基于RRT的无人机实时避障算法实现学员姓名：专业：仿真工程培养类型：工程技术类学号：200803012039所属学院：机电工程与自动化学院年级：2008级指导教员姓名：职称：讲师所属单位：机电工程与自动化学院自动化研究所国防科学技术大学训练部制ii国防科学技术大学本科毕业论文目　录目　录I图表目录III摘　要iAbstractii第一章绪　论11.1课题研究背景21.2国内外研究进展51.2.1无人机实时避障路径规划发展现状31.2.2无人机实时避障路径规划技术发展趋势31.3文章结构安排6第二章无人机实时避障路径规划问题分析与建

2、模72.1无人机实时避障问题分析72.2无人机实时避障问题建模92.3实时避障路径规划常用方法及其具体应用，优劣分析10第三章基于改进RRT的无人机实时避障路径规划213.1RRT基本原理及其应用213.2结合问题特性的RRT223.3基于RRT的避障路径规划373.4改进算法的实时性37第四章Matlab仿真实验验证434.1实验方案4.2算例测试第五章结论致　谢44参考文献45附　录47ii国防科学技术大学本科毕业论文图表目录图1.2.1无人机自主空中防撞系统主要功能模块11图22多种算法的特征提取流程12图3.1.1RRT的节点扩展示意图14图3.3.1改进的RRT节

3、点扩展16图3.3.2基于改进RRT的航迹规划算法描述图3.4.1RRT算法，控制避障安全距离实验结果21图3.4.2改进RRT算法，控制避障安全距离实验结果22图3.4.3RRT算法，控制搜索步长实验结果24图3.4.4改进RRT算法，控制搜索步长实验结果25图3.4.5避碰安全距离为5，步长与扩展节点数的关系26图3.4.6避碰安全距离为5，步长与规划时间的关系27图3.4.7搜索步长为5，避碰安全距离与扩展节点数的关系28-29图3.4.8搜索步长为5，避碰安全距离与规划时间的关系29-30图4.1无人机预定航迹与威胁航迹31图4.2无人机重规划的航迹与威胁航迹32-3

4、3图4.3无人机预定航迹、重规划的航迹与威胁航迹34-35ii国防科学技术大学本科毕业论文摘　要在预定路径下，自主避障式的航迹规划是无人机执行区域飞行任务的有效保证。航迹规划算法是无人机关键技术之一，也是任务规划系统核心之一。本文阐述了无人机三维航路规划面临的关键性问题及发展趋势，针对非协助式的三维障碍规避问题，提出了一种基于快速随机扩展树（RRT）方法的三维路径规划算法。由于无人机避障的空间搜索范围大，三维航迹规划一直是航迹规划中的难点，而只有进行三维规划才能提高避障的实时性和灵活性。本文在RRT的基础上，通过改进随机扩展树的节点选择，引入启发式信息，结合考虑无人机的性能特

5、点等方法降低了航迹规划的时间代价和扩展的节点数，取得了较好的效果。仿真测试结果表明，算法简单、快速、有效地规划出了三维可行航迹。关键词：实时避障；三维路径规划；快速随机扩展树（RRT）ii国防科学技术大学本科毕业论文AbstractOnconditionthatthescheduledpathgiven,AutonomousRoutePlanningistheprerequisiteforUnmannedAerialVehicles(UAVs)toperformareasearchmissioneffectively.Pathplanningisessentialofboth

6、UAVsandmissionplanningsystem.Aconclusionofthekeyproblemsandthedevelopmenttrendofthemareelaborated.Withregardtothenon-cooperant3-Drouteplanning,amodified(Rapidly-exploringRandomTree)RRT-basedUAVrouteplanningalgorithmisproposed.Itisverydifficulttoimplement3-DrouteplanningofUnmannedAirVehicle(

7、UAV)becauseofthelargesearchingspace.Precise3-Drouteplanningcanincreasethereal-timeplanningandflexibility.BasedonRRTalgorithm,themodifiedRRTmethodhasintroducedheuristicinformation,improvedtheextensionofRRTnode,andtookUAV’spropertiesintoconsideration,which